汾河中下游临汾邰村段湿地规划设计

杨常青

（山西省汾河中下游水务管理局，山西 太原 030002）

1 概况

汾河是山西省第一大河，黄河第二大支流，流域面积39471 km2，流域范围涉及全省9市51县，干流全长716 km，自北向南纵贯6市27县。流域内自然资源丰富，生产条件得天独厚，是山西省政治、经济、文化中心。

由于经济社会的快速发展和人口的急剧增长，汾河流域内用水量持续增加，加之煤炭开采、植被退化对水资源的影响，生态环境受到了严重破坏，流域自身产流功能不足，生态恶化趋势严峻。一是汾河自身的产流量仍在减少，主要靠调引客水维持汾河基流的格局没有改变；二是从2008年开始地下水位虽止降回升，但回升速度不快，幅度有限，太原、临汾盆地地下水位距地表65～85m；三是8大岩溶泉中的晋祠、兰村、古堆3处千古名泉断流，洪山泉面临断流危险，其他4处大泉出流量大幅减少；四是水域面积不断减少，严重削弱了对地下水的补给；五是高郁闭度的森林植被面积过少，涵养水源和产流能力减弱，3/4的一级支流断流；六是废污水排放量逐年增加，面源污染不断加剧，部分支流河床内垃圾倾倒严重，地下水质日益恶化。上述问题相互影响，恶性循环，山西省委、省政府高度重视，决定从2015年开始启动实施汾河流域生态修复重大战略工程。采取综合性、系统性、针对性的治理措施，以恢复大自然的自我修复能力，强化自身产流功能，使汾河流域脆弱的生态环境得到根本性好转。

2014年底至2015年5月，省水利设计院与汾河下游局有关人员对汾河中下游沿线太原、晋中、吕梁、临汾和运城5个市考察摸底，最后选定在晋中市介休朱家堡和临汾市尧都区邰村先行试验性规划2块湿地，这两块湿地均位于汾河干流上，总面积300万m2，蓄水总量478.7万m3，其中河道内湿地214.0万m2，堤外湿地面积86.0万m2。

下面以临汾市尧都区邰村湿地设计阐述汾河干流湿地规划情况及湿地建设的基本思路。

2 工程地质情况

2.1 区域地质

邰村湿地位于临汾新裂陷洪洞—临汾凹陷、区域内地震受新构造运动制约，区内地震活跃，据《中国地震动峰值加速度区划图》，工程区在襄汾县南贾镇以北的汾河流域地段地震动峰值加速度为0.20 g，依据《建筑抗震设计规范》，工程区襄汾县南贾镇以北的汾河流域地段地震基本烈度为8度。根据区域水文地质资料，按地下水含水介质和赋存条件的不同，工程区内地下水可划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类岩溶裂隙水和变质岩、碎屑岩类裂隙水。

2.2 湿地及坝址工程地质

2.2.1 湿地工程地质

邰村湿地位于临汾市尧都区吴村镇邰村东南约1 km的汾河右岸。湿地长约2200m，宽150～330m，面积约51万m2。拟建场地总体上东西高，中间低，场地内由于人工挖掘取砂而形成大小不一的洼坑，地面高程423.10～436.70m。该段发育地层主要为第四系松散堆积物。

2.2.2 坝址工程地质

邰村壅水坝位于临汾市尧都区吴村镇邰村东南的汾河干流上。坝址处河谷宽约300m，区内地形较平坦，地面高程426.01～432.66m，汾河流向由北东向南西，轴线处河床位于河谷右侧，紧靠右岸防洪土堤，河床左侧发育较宽河漫滩及Ⅰ级堆积阶地，高出河床2～6m。现左右岸均筑有防洪土堤。该段发育地层主要为第四系松散堆积物。

坝基土存在渗漏与渗透变形、液化、地基不均匀沉降、基坑涌水及下游冲刷问题。

3 工程任务及规模

3.1 工程任务

邰村湿地面积145.5万m2，是在堤外滩地宽阔、低洼的汾河干流上建闸蓄水，并对堤外滩涂、鱼塘、沙坑等蓄滞洪水，充分利用雨洪资源，使洪水资源化，抬升地下水位、净化水质、改善水生态环境、增加渔业养殖及丰富水生植物。

3.2 建设规模

建设壅水建筑物1座，可形成堤内湿地94.5万m2，堤外湿地 51.0 万m2，湿地总面积 145.5 万m2，蓄水总量129万m3。

4 工程布置及建筑物设计

4.1 工程等别和建筑物级别

根据《防洪标准》，结合汾河中下游河道疏浚整治工程的总体布局，确定治理段的防洪标准为20年一遇洪水。根据《堤防工程设计规范》，汾河堤防及穿堤建筑物等级为Ⅳ等4级。

邰村湿地蓄水量为129万m3，按蓄水量划分，壅水闸坝等别和建筑物级别为Ⅴ等5级。

4.2 主要建筑物设计

根据河道地形以及河道纵坡，在邰村湿地中上部附近布设一道壅水闸坝，设计水位高程431.5m，河道回水长度3.6 km。水位高程可满足邰村湿地的引水需求。闸坝由三部分组成，均采用液压坝，主槽内闸坝高度5.0m，宽度60m；两侧滩地闸坝高度2.0m，左侧宽度25m，右侧宽度180m。

该段河道在靠近邰村附近右岸河堤外自北向南存在多个连续的沙坑，坑深6～8m。坑外地面高程比河道内滩地高1～2m。本次拟将沙坑和鱼塘进行整理，形成湿地。湿地呈长梯形，规划面积51万m2，蓄水量102万m3。湿地设计底高程425.0～430.0m，围堤高程432.7m，设计水位431.5m。围堤断面采用梯形断面，顶宽 10.0m，内边坡 1∶4，外边坡 1∶5，总长 2811m。考虑土方挖填平衡，将汾河大堤外侧加宽培厚，加宽宽度 3.0m，边坡 1∶3。

在壅水闸坝上、下游的汾河右堤上分别布置一座宽10m的进退水钢坝闸各1座，连通堤内外水域，钢坝闸高3.0m，宽10m。

4.2.1 壅水闸坝设计

在邰村湿地的中上部布置一道壅水液压坝，坝顶高程431.5m，坝总长265m，由三部分组成：主槽坝高5.0m，宽60m；左侧滩地坝高2.0m，宽25m，右侧滩地坝高2.0m，宽180m，蓄水水位431.5m，可满足邰村堤外湿地的补水。

液压坝采用C25钢筋混凝土筏式基础，基础顶面与河床齐平，根据基础内液压装置埋设要求，主槽坝底板厚度2.4m，滩地坝底板厚度1.5m。根据坝体坍落宽度和上下游施工检修要求，在顺水流方向，确定底板长度11m。根据液压坝面板分幅宽度，顺坝长方向底板分缝长度12.0～24.0m，缝间设橡胶止水带，缝内填充中密度闭孔泡沫板。

坝体由钢筋混凝土面板组成，每扇面板后均布置支撑杆2根、液压杆2根，液压杆间距1.6m，支撑杆间距4.205m。坝体面板底部以铰链轴固定在坝的基础上，铰链支撑杆支撑面板，并以背面液压杆的伸缩带动面板作扇形上下升降，用液压杆和支撑杆的解锁装置控制闸门升降。

根据汾河中下游地质资料，液压坝基础坐落在低液限粉土上，闸孔较宽，对地基的不均匀变形要求较为严格，针对地基土的特性及坝基抗渗稳定要求，其地基拟采用水泥土搅拌桩作复合地基处理，搅拌桩桩径0.8m，间排距1.2m，梅花形布置，桩长不小于10m。为减小扬压力，在底板上游侧布置一道截渗墙，采用水泥土搅拌桩，防渗墙有效厚度0.4m，桩深10m。

4.2.2 穿堤建筑物设计

在邰村湿地规划布置，设置堤内湿地和堤外湿地两部分，堤外湿地处的堤防上布设一座宽10m的双向挡水钢坝闸。平时或小洪水期，在堤内设坝蓄水抬高水位后，通过开启闸门给堤外湿地区补水，大洪水时，关闭闸门，进行防洪。

进水钢坝闸闸室段长12.1m，闸孔净宽10m，坝高3.0m。门库内布置有钢坝闸门及其支铰和搁墩，当上游来水时通过操作室液压启闭机控制，向下游平放闸门于门库内，使闸室段平顺过水。水过后，再控制坝闸向上游直立，正常挡水。闸室底板为钢筋混凝土结构，闸室底板厚度均为1.0m。闸室单侧启闭机室为地下全埋式布置，顶板高程为741.7（435.5）m，闸室底板高程为735.8（430.0）m，墙厚600 mm，顶板厚400 mm，设检修孔和进人孔。闸后接钢筋混凝土消力池，池长8.55m（含门库），池深0.9m，底板厚1000 mm。闸室门顶设置500 mm厚钢筋混凝土胸墙，防止大洪水时，从门顶漫入湿地。

因邰村湿地面积较大，考虑以后的管理运行以及水质更换方便，拟在湿地末端布置一座退水闸，退水闸结构同进水闸一致。

4.2.3 蓄水区主槽及堤防防护设计

河道设坝壅水后，为防止河道主槽紊乱对闸坝的影响，在近坝区100m范围内对河道主槽进行整理、防护。河道主槽整理宽度不小于60m，边坡采用1∶2，防护材料为300 mm厚的格网石笼，下铺100 mm厚的砂砾石垫层，300 g的反滤土工布。顶部水平铺设1.0m的笼网护顶，基础深1.5m，宽1.0m。

目前河道大堤虽经过加固，但当滩面水位升高后，大堤将长期浸没在水中，本次拟对蓄水位以下的大堤边坡进行防护，防护结构依次为：300 mm厚格宾石笼，100 mm厚砂砾石，反滤土工布，防护高度水位以上0.5m。

5 结语

工程实施后，对整个汾河干、支流重点河段蓄水及干流大堤外侧进行整理，修建一批能调蓄径流的“珍珠状”状水域（湿地），总面积可达238 km2，可大范围利用雨洪资源，使洪水资源化，达到改善沿河水生态环境，抬升地下水位，净化水质等目的，实现从控制洪水向管理洪水、利用洪水的理念转变。同时，可通过湿地渔业利用，发展水产养殖，提高人民群众经济收入，为当地群众创造良好的就业机会，同时可形成一批观光区、度假休闲场和科普教育基地，不仅可带动旅游业发展，而且丰富了人们的文化生活。